控制策略演算法研究

⑴ 步進電機有哪些控制策略

步進電機的控制策略：
1、PID控制
PID控製作為一種簡單而實用的控制方法,在步進電機驅動中獲得了廣泛的應用。它根據給定值r(t)與實際輸出值c(t)構成控制偏差e(t),將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構成控制量,對被控對象進行控制。文獻將集成位置感測器用於二相混合式步進電機中,以位置檢測器和矢量控制為基礎,設計出了一個可自動調節的PI速度控制器,此控制器在變工況的條件下能提供令人滿意的瞬態特性。文獻根據步進電機的數學模型,設計了步進電機的PID控制系統,採用PID控制演算法得到控制量,從而控制電機向指定位置運動。最後,通過模擬驗證了該控制具有較好的動態響應特性。採用PID控制器具有結構簡單、魯棒性強、可靠性高等優點,但是它無法有效應對系統中的不確定信息。
目前,PID控制更多的是與其他控制策略相結合,形成帶有智能的新型復合控制。這種智能復合型控制具有自學習、自適應、自組織的能力,能夠自動辨識被控過程參數,自動整定控制參數,適應被控過程參數的變化,同時又具有常規PID控制器的特點。
2、自適應控制
自適應控制是在20世紀50年代發展起來的自動控制領域的一個分支。它是隨著控制對象的復雜化,當動態特性不可知或發生不可預測的變化時,為得到高性能的控制器而產生的。其主要優點是容易實現和自適應速度快,能有效地克服電機模型參數的緩慢變化所引起的影響,是輸出信號跟蹤參考信號。文獻研究者根據步進電機的線性或近似線性模型推導出了全局穩定的自適應控制演算法,這些控制演算法都嚴重依賴於電機模型參數。文獻將閉環反饋控制與自適應控制結合來檢測轉子的位置和速度,通過反饋和自適應處理,按照優化的升降運行曲線,自動地發出驅動的脈沖串,提高了電機的拖動力矩特性,同時使電機獲得更精確的位置控制和較高較平穩的轉速。
目前,很多學者將自適應控制與其他控制方法相結合,以解決單純自適應控制的不足。文獻設計的魯棒自適應低速伺服控制器,確保了轉動脈矩的最大化補償及伺服系統低速高精度的跟蹤控制性能。文獻實現的自適應模糊PID控制器可以根據輸入誤差和誤差變化率的變化,通過模糊推理在線調整PID參數,實現對步進電機的自適應控制,從而有效地提高系統的響應時間、計算精度和抗干擾性。
3、矢量控制
矢量控制是現代電機高性能控制的理論基礎,可以改善電機的轉矩控制性能。它通過磁場定向將定子電流分為勵磁分量和轉矩分量分別加以控制,從而獲得良好的解耦特性,因此,矢量控制既需要控制定子電流的幅值,又需要控制電流的相位。由於步進電機不僅存在主電磁轉矩,還有由於雙凸結構產生的磁阻轉矩,且內部磁場結構復雜,非線性較一般電機嚴重得多,所以它的矢量控制也較為復雜。文獻[8]推導出了二相混合式步進電機d-q軸數學模型,以轉子永磁磁鏈為定向坐標系,令直軸電流id=0,電動機電磁轉矩與iq成正比,用PC機實現了矢量控制系統。系統中使用感測器檢測電機的繞組電流和轉自位置,用PWM方式控制電機繞組電流。文獻推導出基於磁網路的二相混合式步進電機模型,給出了其矢量控制位置伺服系統的結構,採用神經網路模型參考自適應控制策略對系統中的不確定因素進行實時補償,通過最大轉矩/電流矢量控制實現電機的高效控制。
4、智能控制的應用
智能控制不依賴或不完全依賴控制對象的數學模型,只按實際效果進行控制,在控制中有能力考慮系統的不確定性和精確性,突破了傳統控制必須基於數學模型的框架。目前,智能控制在步進電機系統中應用較為成熟的是模糊邏輯控制、神經網路和智能控制的集成。
4.1模糊控制
模糊控制就是在被控制對象的模糊模型的基礎上,運用模糊控制器的近似推理等手段,實現系統控制的方法。作為一種直接模擬人類思維結果的控制方式,模糊控制已廣泛應用於工業控制領域。與常規控制相比,模糊控制無須精確的數學模型,具有較強的魯棒性、自適應性,因此適用於非線性、時變、時滯系統的控制。文獻[16]給出了模糊控制在二相混合式步進電機速度控制中應用實例。系統為超前角控制,設計無需數學模型,速度響應時間短。
4.2神經網路控制
神經網路是利用大量的神經元按一定的拓撲結構和學習調整的方法。它可以充分逼近任意復雜的非線性系統,能夠學習和自適應未知或不確定的系統,具有很強的魯棒性和容錯性,因而在步進電機系統中得到了廣泛的應用。文獻將神經網路用於實現步進電機最佳細分電流,在學習中使用Bayes正則化演算法,使用權值調整技術避免多層前向神經網路陷入局部極小點,有效解決了等步距角細分問題。

⑵ 基於模型預測的卡車節油駕駛控制策略是什麼

1、近年來，我國道路運輸業發展迅速，重型卡車在道路運輸中發揮了重要作用。據統計，目前，我國輕工業中卡超過1400萬輛，重卡超過500萬輛，支撐萬億級公路物流市場。重型貨車已成為推動我國經濟發展的重要生產工具。分析指出高排放標准下的道路燃料汽車面臨著巨大的競爭和生存壓力。節油效果好、智能化程度高是重卡行業發展趨勢石油驅動策略的研究越來越受到重視。有學者從優秀駕駛員的駕駛習慣入手，分析測試數據和駕駛策略根據操作員的操作經驗。

4、Trucksim 是一款卡車專用車輛動力學模擬軟體，可將車輛模型通過軟體介面發送到Matlab，實現聯合模擬在本文的PCC系統聯合模擬中，trucksim輸出車速和發動機轉速給控制器，控制器輸出儀表計算出的發動機扭矩轉化為節氣門開度，輸入到trucksim中，控制車輛的動力輸出。將模型預測控制與非線性規劃相結合，開發了一種基於PCC演算法的卡車節油駕駛控制策略，解決了卡車的節油問題。

5、PCC控制方式可根據道路前方地形對受控車輛進行節油控制動作該演算法可以實現類似於手動駕駛的「沖坡」和「減速滑入坡」的操作。該演算法可以提前感知道路地形的變化，從而提前進行控制動作，使卡車發動機整體運行穩定，減少急加速對發動機的影響。

⑶ plc畢業設計開題報告

plc畢業設計開題報告

我們眼下的社會，報告使用的次數愈發增長，報告中提到的所有信息應該是准確無誤的。你所見過的報告是什麼樣的呢？下面是我整理的plc畢業設計開題報告，僅供參考，歡迎大家閱讀。

plc畢業設計開題報告1

1、選題意義和背景。

可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)具有可靠性高、抗干擾能力強、功能豐富等強大技術優勢，已經成為目前自動化領域的主流控制系統。然而，從目前的應用情況來看，PLC還大都只是承擔最基本的控制功能，如順序控制、數據採集和PID反饋控制。各個PLC廠家也在其產品中設計了PID模塊。雖然PID演算法控制有很高的穩定性，但對於一些復雜控制系統，PID控制很難滿足控制要求，這也使PLC的發展面臨著一種挑戰。隨著越來越多的PLC產品與IEC1131-3標准兼容，PLC控制系統越來越開放，將先進控制演算法嵌入PLC常規控制系統成為可能。本課題從工業控制實際應用角度出發，對PLC的控制功能進行深入的研究和探討，以提高和擴展PLC控制器的應用水平和應用范圍。本課題：PLC先進控制策略的研究與應用，其目的是通過研究使一些先進控制演算法在PLC及組態系統上得以實現，並開發相應的應用程序，經過驗證後最終應用到工業過程式控制制中去。

在PLC組態系統中實現先進控制演算法，包括預測控制演算法和模糊邏輯控制演算法，形成具有人工智慧的控制模塊及網路系統，能大大提高系統的控制水平，改善控制質量。從經濟角度來看，目前PLC生產商的一些產品具備先進控制模塊，如模糊模塊。但它們的價格十分昂貴，且封閉性較強，不適合我國中小型企業的工業改造。因此開發較為通用的先進演算法實現技術，對於我國中小型企業的工業改造具有很大的意義，既可降低生產成本，又可提高經濟效益。

模糊控制與預測控制是智能控制陵態罩中技術較為成熟的分支，因此，研製和開發出適合工業環境的實時先進控制開發工具，實現模糊控制、預測控制嵌入PLC,與常規控制集成運行，讓先進控制從教授、專家手中走出來，實現先進閉氏控制的工程化、實用化、轉化為社會生產力，對縮短控制系統開發周期，加快先進控制技術的廣泛應用，提高我國的工業自動化水平有著重大的意義。

2、論文綜述/研究基礎。

在過程工業界，從40年代開始，採用PID控制規律的單輸入單輸出簡單反饋控制迴路己成為過程式控制制的核心系統。目前，PID控制仍廣泛應用，即便是在大量採用DCS控制的最現代的工業生產過程中，這類迴路仍占總迴路80%-90%.這是因為PID控制演算法是對人的簡單而有效操作的總結和模仿，足以維護一般過程的平穩操作與運行，而且這類演算法簡單且應用歷史悠久，工業界比較熟悉且容易接受。

然而，單迴路PID控制並不能適用於所有的過程和不同的要求[4}0 50年代開始，逐漸發展了串級、比值、前饋、均勻和Smith預估控制等復雜控制系統，即當時的先進控制系統，在很大程度上滿足了單變數控制系統的一些特殊的控制要求。在工業生產過程中，仍有10%-20%的控制問題採用上述控制策略無法奏效，所涉及的被控過程往往具有強藕合性、不確定性、非線性、信息不完全性和大純滯後等特性，並存在著苛刻的約束條件，更重要的是它們大多數是生產過程的核心部分，直接關繫到產品的質量、生產率和成本等有關指標。隨著過程工業日益走向大型化、連續化，對工業生產過程式控制制的品質提出了更高的要求，控制與經濟效益的矛盾日趨尖銳，迫切需要一類合適的先進控制策略。自50年代末發展起來的以狀態空間方法為主體的現代控制理論，為過程式控制制帶來了狀態反饋、輸出反饋、解疆控制、自適應控制等一系列多變數控制系統設計方法}s}.上述多變數控制策略有其自身的不足之處，工業過程的復雜性使得建立其正確的數學模型比較困難。同時，計算機技術的持續發展使得尺鬧計算機控制在工業生產過程中得到了廣泛的應用，強大的計算能力可以用來求解過去認為是無法求解的問題，這一切都孕育著過程式控制制領域的新突破。

整個80年代，出現了許多約束模型預測控制的工程化軟體包。通過在模型識別、優化演算法、控制結構分析、參數整定和有關穩定性和魯棒性研究等一系列工作，基於模型控制的理論體系己基本形成，並成為目前過程式控制制應用最成功，也最有前途的先進控制策略。近年來，人工智慧技術有了長足的長進並在許多科學與工程領域中取得了較廣泛的應用。就過程式控制制而言，專家系統、神經網路、模糊系統是最有潛力的三種工具。專家系統可望在過程故障診斷、監督控制、檢測儀表和控制迴路有效性檢驗中獲得成功應用。神經網路則可以為復雜的非線性過程的建模提供有效的方法，進而可用於過程軟測量和控制系統的設計上。模糊系統不僅是行之有效的模糊控制理論基礎，而且有望成為表達確定性和不確定性兩類混合並提煉這些經驗使之成為知識進而改進以後的控制，也將是先進控制的重要內容。

由於先進控制受控制演算法的復雜性和計算機硬體兩方面因素的影響，早期的先進控制演算法通常是在PC機和UNIX機上實施的。隨著DCS功能的不斷增強，更多的先進控制策略可以與基本控制迴路一起在DCS控制站上實現。國外發達國家幾乎所有企業都採用了DCS系統或其它智能化設備來實現對生產過程的控制，並在此基礎上通過實施先進控制與優化較大的提升了系統的性能。可以說，高性能控制系統，尤其是DCS系統的普及為先進控制的應用提供了強有力的硬體和軟體平台。國外從70年代末就開始了先進控制技術商品化軟體的開發及應用，並在DCS的基礎上實現先進控制和優化。如愛默生公司的DeltaV和Honeywell公司的TDC3000,其先進控制軟體RMPGT和RPID等在現場的實際應用都集中在自己的DCS系統上。傳統的PLC由於不支持浮點運算以及先進控制所必須的精確的時間，因此，除了模糊邏輯控制外，其他的先進控制並沒有在PLG平台上實現。然而，在過程工業中大多系統使用先進靈活的PLC控制系統，因此1996年Barnes提出了一種基於PC-PLC通訊的混合方式，通過控制網路實現計算機與PLG的通訊，從而實現先進控制。

3、參考文獻。

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4、論文提綱。

plc畢業設計開題報告2

第三章PLC模糊控制器的研究與實現

3.1模糊控制演算法與系統

3.1.1模糊控制理論

3.1.2模糊控制系統

3.1.2.1模糊控制器的組成

3.1.2.2模糊控制演算法

3.1.2.3模糊控制器的結構

3.2 PLC模糊控制器設計

3.2.1 PLC模糊控制器結構

3.2.2模糊控制器離線部分設計

3.2.2.1模糊控制器離線部分演算法設計內容

3.2.2.2基於MATLAB模糊邏輯工具箱的設計

3.2.3 STEP7實現模糊控制器設計

3.2.3.1模糊演算法流程圖

3.2.3.2模糊演算法的功能塊

3.2.4 PLC模糊控制器的模擬驗證

3.2.4.1模擬系統的建立

3.2.4.2模擬結果驗證

第四章PLC預測控制器的研究與實現

4.1廣義預測控制演算法

4.1.1單值廣義預測控制

4.1.2單值廣義預測控制律計算

4.2 PLC單值廣義預測控制器的設計與實現

4.2.1單值廣義預測演算法的實現步驟

4.2.2單值廣義預測控制器的設計

4.3單值廣義預測控制器的模擬驗證

4.3.1模擬模型的建立

4.3.2模擬結果分析比較

第五章基於PLC的空調性能檢測實驗室計算機控制系統

5.1工藝流程與控制方案

5.1.1工藝過程簡述

5.1.2控制要求

5.1.3控制方案設計

5.2控制系統結構及配置

5.3監控系統組態設計

5.4 57-300 PLC控制系統設計

5.4.1硬體系統組態

5.4.2 PLC控製程序設計

5、論文的理論依據、研究方法、研究內容。

目前，PLC的應用十分廣泛，涉及到過程式控制制的方方面面。但在控制策略上，它依然沿用傳統的PID控制。許多PLC開發商把PID演算法做成模塊，固化在PLC中。

但從長遠角度看，對於一些復雜的控制系統，PID很難滿足控制要求，這就需要把先進的控制演算法嵌入到PLC的設計中。本課題以此為主要研究內容。

工業過程的復雜性以及對於控制日益提高的要求，各種先進控制演算法越來越多地深入到控制領域，但由於PLC的編程目前還限於低級語言(如梯形圖)，所以，給在PLC上實現先進控制演算法帶來了困難。SIEMENS在PLC的編程系統STEP7中提供了比較豐富的功能模塊，因此，本課題首先是通過對控制演算法的研究與改進和對STEP?功能的開發，使先進控制策略在S7-300 PLC上得以較好的實現。本論文重點研究基於PLC的模糊控制器的實現，這一領域目前研究的比較多，因此在總結前人研究方法的基礎上，設計出一個基於PLC的通用的模糊控制器，並使其固化在STEP7軟體中。此外，對於PLC預測控制雖已有一些研究，但都僅限於理論方面，尚未給出PLC上實現的實例。本課題也想在此方面有所創新，開發出基於PLC的預測控制實現技術。

本論文第一章簡要介紹了課題的來源背景、主要內容、目的意義以及國外相關工作的研究狀況等。

第二章介紹了SIMATIC S7-300 PLC的主要特點，系統組成及控制系統的配置與實現，同時介紹了STEP?軟體的功能及結構，組態環境，以及一些基本演算法的實現方法。

第三章重點闡述了模糊控制的基本理論、模糊控制演算法、模糊控制器的結構及設計方法。提出了基於PLC的模糊控制器的實現方法，即採用MATLAB離線設計，PLC在線查詢的方式。給出了STEP?實現模糊演算法的流程圖及部分程序。

最後建立一個過程模擬系統，對PLC模糊控制器進行模擬驗證。

第四章介紹了預測控制的基本理論，重點闡述了廣義預測控制演算法，並結合PLC的特點，提出了基於PLC的.單值廣義預測控制器的設計方法，給出了STEP7實現單值廣義預測演算法的步驟與流程圖。最後建立一個二階大滯後的對象模型，構成模擬控制系統，與PID控制進行比較分析，驗證PLC預測控制器的有效性。

第五章是作者在研究生期間參加的某空調性能檢測實驗室基於PLC實現的計算機控制系統，從系統控制方案的設計、系統配置和硬體構成、監控系統的設計等幾個方面分別進行了詳細的論述。

第六章結論與體會，總結自己在課題研究和項目研究的過程中的一些體會和心得，分析了工作中的不足，提出了以後工作的注意事項，改進方法。

6、研究條件和可能存在的問題。

I.盡快建立樣板工程，把己經取得的研究成果應用到工程實際過程中，通過實踐檢驗，發現問題以便不斷改進和提高。

2. PLC預測控制器目前只應用了簡單的單值廣義預測演算法，有其自身的局限性，如控制精度不高。目前，應用較為成熟的是MPC演算法，因此可以把PLC-MPC控制器作為今後研究的一個重點。

3.對於PLC模糊控制器的改進，主要是在演算法上，為了提高控制效果，單純的模糊演算法是不足的，改進型模糊演算法如模糊PID可以改善控制器性能，因此可以開發PLC模糊PID控制器。

4.進一步挖掘STEP?軟體的功能，開發過程對象模擬模塊，給出基於PLC建立模擬系統的方法和步驟，為工業實阮應用縮短調試時間，保證系統的可靠性。

7、預期的結果。

1.通過對先進控制各種演算法的分析比較，對先進控制理論有了進一步認識，從中學到了不少解決問題的方法，理解了傳統控制方法與先進控制方法的區別。

2.基於PLC實現先進控制與基於PC實現先進控制相比較，最重要的一個優勢在於PLC實現先進控制不需要通訊協議，而基於PC實現先進控制，在系統設計和運行之前必須正確的配置PC與PLC之間的通訊協議，因此可以降低系統得開發時間。其次，在系統運行時，在下位機上完成先進控制演算法比在上位機完成更具有實時性。在可靠性方面，由於基於PC實現先進控制，現場的數據和信號要經過通訊傳給上位機，這難免會出現數據的丟失和信號的誤差，從而使系統的控制精度下降，而基於PLC實現先進控制避免了這類現象的發生。

3.西門子57-300 PLC功能強、處理速度快、模塊化結構易於擴展，被廣泛的應用於自動化控制系統中;其相應開發軟體STEP7採用模塊化編程方法，提供多種編程語言，豐富的功能模塊，能實現較為復雜的功能和演算法。因此二者結合 起來，為先進控制的設計與開發提供了很好的軟硬體平台。

4. PLC模糊控制器採用MTALAB離線設計和PLC在線查表的方法，把復雜的模糊推理過程交給計算機離線完成，得到模糊控制量查詢表供PLC在線調用。此方法將復雜瑣碎的模糊控制系統的開發工作變得簡單明了，大大縮短了開發周期，同時也提高的PLC控制的實時性，是目前被廣泛採用且效果良好的PLC模糊控制器的設計方法。

5. PLC單值廣義預測控制器採用簡單實用的單值廣義預測控制演算法，它需要調整參數少、在線計算時間短，可適用於PLC類控制采樣周期較短的快速動態過程系統。模擬結果表明：PLC單值廣義預測控制器保持了預測控制的性能，控制效果較PID控制有很大改善，同時具有計算量小，響應迅速的優點。

8、論文寫作進度安排。

20xx.05-20xx.06 開論文會議

20xx.06-20xx.07 確定論文題目

20xx.07-20xx.02 提交開題報告初稿

20xx.02-20xx.06 提交論文初稿

20xx.07-20xx.08 確定論文終稿

20xx.08-20xx.09 論文答辯

⑷ 逆變電源的數字控制演算法是什麼

目前逆變電源的數字控制策略一般採用反饋控制，國內外研究得比較多的主要有：數字PID控制、譽山狀態反饋控制、重復控制、滑模變結構控制、無差拍控制、以及智能控制。
下面將對上述控制策略做簡要的敘述 (1)數字PID控制 PID控制是一種具有幾十年應用經驗的控制演算法[10]，控制演算法簡單，參數易於整定，設計過程中不過分依賴系統參數，魯棒性好，可靠性高，是目前應用最廣泛、最成熟的一種控制技術。它在模擬控制正弦波逆變電源系統中已經得到了廣泛的應用。將其數字化以後，它克服了模擬PID控制器的許多不足和缺點，可以方便調整PID參數，具有很大的靈活性和適應性。與其它控制方法相比，數字PID具有以下優點： ①姿沒PID演算法蘊涵了動態控制過程中過去、現在和將來的主要信息，控制過程快速、准確、平穩，具有良好的控制效果。
②PID控制在設計過程中不過分依賴系統參數，系統參數的變慶冊中化對控制效果影響很小，控制的適應性好，具有較強的魯棒性。
參考：http://wenku..com/view/ac2c71e2524de518964b7df3.html